Задача №7
Для
химической реакции, приведенной в табл.
2, постройте графики зависимостей суммы
теплоемкостей продуктов реакции от
температуры
и суммы теплоемкостей исходных веществ
от температуры
.
Уравнения зависимости
возьмите из справочника. Рассчитайте
изменение теплоемкости в ходе химической
реакции (
)
при температурах 298 К, 400 К и Т
К (табл. 6).
Решение:
Рассчитаем изменение теплоемкости при температурах 298 К, 400 К и 600 К на примере реакции синтеза аммиака:
.
Выпишем
коэффициенты (a,
b,
c,
с/)1
уравнений зависимости истинной
теплоемкости аммиака от температуры
для исходных веществ и продуктов реакции
с учетом стехиометрических коэффициентов
.
Вычислим сумму коэффициентов. Например,
сумма коэффициентов а
для исходных веществ равна
= 27,88 + 3·27,28 = 109,72.
Сумма коэффициентов а для продуктов реакции равна
= 2·29,8 = 59,6.
=
=59,6 – 109,72 = –50,12.
Таблица 8
Вещество |
а |
b·103 |
c/·10–5 |
с·106 |
|
исходные вещества |
N2 |
27,88 |
4,27 |
- |
- |
H2 |
27,28 |
3,26 |
0,50 |
- |
|
( |
109,72 |
14,05 |
1,50 |
- |
|
продукт |
NH3 |
29,80 |
25,48 |
–1,67 |
- |
(
,
,
) |
59,60 |
50,96 |
–3,34 |
- |
|
,
|
–50,12 |
36,91 |
–4,84 |
- |
|
,
,
)
,
Таким
образом, уравнение зависимости
для продуктов реакции имеет следующий
вид:
= 59,60 + 50,96·10–3Т – 3,34·105/Т2.
Для построения графика зависимости суммы теплоемкости продуктов реакции от температуры рассчитаем сумму теплоемкостей при нескольких температурах:
При Т = 298 К
=
59,60 + 50,96·10–3
·
298 –
3,34·105/2982
= 71,03 Дж/К;
При
Т =
400 К
=
77,89 Дж/К;
При Т = 600 К = 89,25 Дж/К.
Уравнение зависимости для исходных веществ имеет вид:
=
109,72 + 14,05·10–3Т
+ 1,50·10-5/Т2.
Аналогично
рассчитываем
исходных веществ при нескольких
температурах:
При Т=298 К
=109,72 + 14,05·10–3 · 298 + 1,50·105 /2982=115,60 Дж/К;
При Т = 400 К = 116,28 Дж/К;
При Т = 600 К = 118,57 Дж/К.
Далее
рассчитываем изменение изобарной
теплоемкости
в ходе реакции при нескольких температурах:
=
–50,12 + 36,91·10–3Т
– 4,84·105/Т2,
= –44,57 Дж/К;
= –38,39 Дж/К;
= –29,32 Дж/К.
По рассчитанным значениям строим графики зависимостей суммы теплоемкостей продуктов реакции и суммы теплоемкостей исходных веществ от температуры.
Рис 2. Зависимости суммарных теплоемкостей исходных веществ и продуктов реакции от температуры для реакции синтеза аммиака
В
данном интервале температур суммарная
теплоемкость исходных веществ выше
суммарной теплоемкости продуктов,
следовательно,
во всем интервале температур от 298 К до
600 К.